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Fizika német nyelven emelt szint — írásbeli vizsga 1714

EMBERI ERŐFORRÁSOK MINISZTÉRIUMA

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FIZIKA NÉMET NYELVEN

EMELT SZINTŰ ÍRÁSBELI VIZSGA

2017. május 22. 8:00

Időtartam: 240 perc

Pótlapok száma Tisztázati Piszkozati

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Fizika német nyelven emelt szint

1714 írásbeli vizsga 2 / 20 2017. május 22.

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Wichtige Hinweise

Es stehen Ihnen 240 Minuten Arbeitszeit zur Verfügung.

Lesen Sie die Anweisungen vor den Aufgaben gründlich durch und teilen Sie Ihre Zeit

sorgfältig ein.

Die Reihenfolge der Bearbeitung der Aufgaben ist beliebig.

Zur Lösung der Aufgaben sind Taschenrechner und Tafelwerke zugelassen.

Wenn Sie für die Lösung einer Aufgabe zu wenig Platz haben, dann verlangen Sie ein

Extrablatt.

Die Aufgabennummer sollten Sie auf dem Blatt unbedingt angeben.



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ERSTER TEIL Von den unten angegebenen Antworten ist immer nur genau eine richtig. Tragen Sie den Buchstaben der richtigen Antwort in die weißen Kästchen an der rechten Seite ein! Wenn Sie es für nötig halten, können Sie kleinere Rechnungen und Skizzen auf dem Aufgabenblatt anfertigen.

1. Wie heißt der ungarische Wissenschaftler, mit dessen Namen das Patent der nuklearen Kettenreaktion verknüpft ist?

A) Edward Teller B) Leó Szilárd C) Eugene Paul Wigner

2 Punkte

2. Zwei Kugeln besitzen das gleiche Volumen. Die Oberflächen von beiden sind in gleichen Maße glatt, aber ihre Massen sind unterschiedlich groß. Sie werden aus gleicher Höhe fallen gelassen. Der Strömungswiderstand ist nicht zu vernachlässigen. Welche Kugel erreicht den Boden eher?

A) Die Kugel mit der größeren Masse. B) Sie erreichen den Boden gleichzeitig. C) Die Kugel mit der kleineren Masse. D) Anhand dieser Informationen kann man das nicht entscheiden.

2 Punkte

3. Eine bikonvexe Linse aus Kunststoff wird in Wasser getaucht wie in der Abbildung. Die Lichtstrahlen, die im Wasser parallel zur optischen Achse der Linse einfallen, werden von der Linse zerstreut. Was kann man über die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes im Kunststoff und im Wasser behaupten?

A) Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes ist im Wasser größer als im Kunststoff.

B) Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes ist im Kunststoff größer als im Wasser.

C) Anhand dieser Informationen kann man nicht entscheiden, in welchem von beiden Stoffen die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Lichtes größer ist.

fényforrás = Lichtquelle; levegő = Luft; víz = Wasser

2 Punkte



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4. Ein homogener Stab mit der Masse 30 kg

und der Länge 3 m ist in seinen „Dreiteilungspunkten“ unterstützt. Mit welcher maximalen vertikalen Kraft kann das Ende des Stabs belastet werden, ohne dass der Stab überkippt? (g = 10 m/s2)

A) 100 N B) 150 N C) 200 N

2 Punkte

5. Die zylindrischen Gefäße mit unterschiedlichen Durchmessern in der Abbildung sind mit Röhren verbunden und mit Kolben verschlossen. In den Gefäßen ist Wasser. Die Höhe der Wassersäule ist in allen drei Fällen identisch. Die Kolben sind auf folgende Weise mit Gewichten belastet: Kolben A mit 0,5 N, Kolben B mit 1 N und Kolben C mit 3 N. Was kann man über den Luftdruck in den zylindrischen Gefäßen aussagen?

A) B) C) D) Anhand der Angaben kann das Verhältnis der Druckwerte nicht

entschieden werden.

levegő = Luft; víz = Wasser

2 Punkte

6. Im Universum gibt es sogenannte Doppelsterne. Diese sind solche Systeme, in denen es zwei Sterne gibt, die voneinander ca. die gleiche Entfernung haben, wie die Sonne und ein weit von ihr entfernter Planet in unserem Sonnensystem. Wie können sich diese Sterne im Vergleich zueinander bewegen?

A) Der Stern mit der kleineren Masse umkreist immer den Stern mit der größeren Masse.

B) In den meisten Fällen umkreist der Stern mit der kleineren Masse den Stern mit der größeren Masse, es geschieht aber selten auch umgekehrt.

C) Beide Sterne stehen. Sterne umkreisen einen anderen Stern ja nie. D) Die zwei Sterne umkreisen den gemeinsamen Massenmittelpunkt.

2 Punkte



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7. Zwischen isolierenden Gestellen wird

ein Kupferdraht gespannt. An die Enden der Leitung wird eine konstante Spannung angelegt und man misst die Stromstärke im Stromkreis mit einem Amperemeter. Nachdem man nach einer Weile eine konstante Stromstärke gemessen hat, fängt man an, den Kupferdraht zu erwärmen. Wie ändert sich dabei die gemessene Stromstärke?

A) Die Stromstärke wächst aufgrund der Auswirkung der Erwärmung. B) Die Stromstärke vermindert sich aufgrund der Auswirkung der

Erwärmung.

C) Die Stromstärke verändert sich aufgrund der Auswirkung der Erwärmung nicht.

2 Punkte

8. Eine Menge Helium, das als ideales Gas zu betrachten ist, wird bei konstantem Druck von −15 °C auf +15 °C erwärmt. Nachdem das Gas wieder auf −15 °C abgekühlt wurde, wiederholt man die Erwärmung, diesmal bei konstantem Volumen. Bei welchem Vorgang nahm die innere Energie des Gases stärker zu?

A) Während der Erwärmung bei konstantem Druck. B) Während der Erwärmung bei konstantem Volumen. C) Die Änderung der inneren Energie ist in beiden Fällen gleich groß.

2 Punkte

9. In einer Stoffprobe, in der es N = 1015 Stück radioaktive Kerne gibt, beträgt die Halbwertszeit des Isotops 2 Tage. Welcher Bruchteil des Isotops wird voraussichtlich in einem Tag zerfallen?

A) Weniger als ein Viertel. B) Ca. ein Viertel. C) Mehr als ein Viertel.

D) Sowohl mehr, als auch weniger als ein Viertel kann zerfallen.

2 Punkte



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10. In den traditionellen elektrischen Klingeln gibt es im

Allgemeinen zwei Spulen, die in Reihe geschaltet werden und bei denen die Wicklungen entgegengesetzt verlaufen, wie es auch in der Abbildung gezeigt wird. Was kann man über die magnetische Induktion der Spulen und über die bei Unterbrechung des Stromkreises in den Spulen induzierte Spannung sagen?

A) Die magnetische Induktion in den Spulen ist gleichgerichtet (sie zeigt von rechts nach links). Die induzierten Spannungen in den Spulen verstärken einander im Stromkreis.

B) Die magnetische Induktion in den Spulen ist gleichgerichtet. Die induzierten Spannungen in den Spulen schwächen einander im Stromkreis.

C) Die magnetische Induktion in den Spulen ist entgegengesetzt ausgerichtet (sie zeigt in einer Spule von rechts nach links, in der anderen Spule von links nach rechts). Die in den Spulen induzierten Spannungen schwächen einander im Stromkreis.

D) Die magnetische Induktion in den Spulen ist entgegengesetzt ausgerichtet, die in den Spulen induzierten Spannungen verstärken einander im Stromkreis.

2 Punkte

11. Ein Auto bewegte sich für einige Zeit geradlinig gleichförmig. Dann hielt es mit konstanter Verzögerung an. Welche Abbildung zeigt den richtigen Weg-Zeit-Graphen der Bewegung?

A)

Die Abbildung A).

B) Die Abbildung B). C) Die Abbildung C). D) Die Abbildung D).

2 Punkte



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12. Ein kleines, geladenes Teilchen bewegte sich geradlinig gleichförmig. Dann erreichte

es einen Bereich im Raum, in dem es sich entweder in einem homogenen elektrischen oder in einem homogenen magnetischen Feld fortbewegte. Aufgrund dessen hat sich die kinetische Energie des Teilchens verändert. Bewegte es sich in einem elektrischen oder in einem magnetischen Feld weiter?

A) Im elektrischen Feld. B) Im magnetischen Feld. C) Die Frage kann nicht entschieden werden.

2 Punkte

13. Auf ein optisches Gitter fällt weißes Licht. Im Beugungsbild sieht man die Farben des Regenbogens. Welche Farbe wird durch das Gitter am wenigsten abgelenkt?

A) Die Violette. B) Die Rote. C) Es hängt von der Gitterkonstante ab.

2 Punkte

14. Man nehme einen Planeten mit viel größerer Masse als die Masse der Erde. Kann es vorkommen, dass die Fallbeschleunigung auf der Oberfläche von diesem Planeten doch mit der Fallbeschleunigung auf der Erde übereinstimmt?

A) Ja, wenn der Radius von diesem Planeten kleiner als der Erdradius ist. B) Ja, wenn der Radius von diesem Planeten größer als der Erdradius ist. C) Nein, weil im Sinne des Gravitationsgesetzes die Anziehung einer größeren

Masse auf jeden Fall größer ist.

2 Punkte



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15. Der Graph auf der linken Seite zeigt die Auslenkungs-Orts-Funktion einer Welle in

einem bestimmten Moment. Der Graph auf der rechten Seite zeigt die Auslenkungs-Zeit-Funktion an einem bestimmten Ort. Bestimmen Sie die Geschwindigkeit der untersuchten Welle mit Hilfe der Graphen!

A) c = 1,25 m/s. B) c = 2,5 m/s C) c = 0,625 m/s.

2 Punkte

y (cm)

x (cm) t(s)

y (cm)



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ZWEITER TEIL

Von den nachfolgenden drei Themen wählen Sie eins aus und arbeiten Sie es in anderthalb bis zwei Seiten, in Form eines zusammenhängenden Essays aus! Achten sie auf die genaue, klare Formulierung des Konzeptes, auf den logischen Gedankengang, auf die Rechtschreibung, denn auch das zählt bei der Bewertung mit! Ihre Erklärung muss nicht unbedingt der Reihenfolge der angegebenen Anhaltspunkte folgen. Die Lösung schreiben Sie auf die nachfolgenden Seiten.

1. Nukleonen

Das Atom in seiner Hauptmasse kann aus regulärem Stoff bestehen (sei auch jegliche unbekannte Entität hinter diesem gewöhnlichen Ausdruck verborgen), mit dem eine nötige Menge positiver Elektrizität gekoppelt ist (sei diese Elektrizität was auch immer), um die Ladung zu kompensieren, die zu dem Elektron bzw. zu den Elektronen gehört, welche Elektronen zweifelsohne existieren, an die einzelnen Atome gekoppelt.

Lodge, 1906

Károly Simonyi: Kulturgeschichte der Physik

Budapest, 1981

Was nennt man Nukleon? Benennen Sie und charakterisieren Sie die Typen der Nukleonen. Stellen Sie die Wechselwirkung dar, die den Atomkern zusammenhält und geben Sie die wichtigsten Merkmale dieser Wechselwirkung an. Beschreiben Sie das Phänomen Massendefekt. Geben Sie den Begriff der Bindungsenergie und ihren Zusammenhang mit dem Massendefekt an. Geben Sie mit einem Graphen den Verlauf der Bindungsenergie pro Nukleon in Abhängigkeit von der Nukleonenanzahl im Atomkern an. Benennen Sie die grundlegenden kernphysikalisch Vorgänge, in denen sich die Zusammensetzung des Atomkerns bzw. die Bindungsenergie pro Nukleon ändern kann. Nennen Sie zwei Beispiele, bei denen der Vorgang ohne äußeren Eingriff abläuft. Welche Bedingung ist dazu nötig? Schildern Sie drei verschiedene Beispiele, in denen die kernphysikalisch Vorgänge im praktischen Leben benutzt werden!



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2. Galaxien

Die Anzahl der stehenden Sterne wird auch nur durch das bloße Auge als erschreckend groß gezeigt, desto mehr, wenn der Sternenhimmel mit Röhren besichtigt wird, dann wundert man sich über den Schwarm der flammenden Pünktchen, und wo das bloße Auge einen oder zwei kaum wahrnehmen konnte, zeigen dort die Röhren mehrere Tausende, deren Anzahl kein Sterblicher zu bestimmen vermag.

Márton Varga: Bekanntmachung des Sternenhimmels und der Erdkugel.

Großwardein, 1809

Was ist eine Galaxie? Benennen Sie unsere eigene Galaxie. Beschreiben Sie die ungefähre Struktur unserer Galaxie und ihre typische Bewegung. Bestimmen Sie die ungefähre Position des Sonnensystems in unserer Galaxie. Nennen Sie auch eine andere Galaxie. Geben Sie die ungefähre Größenordnung der Anzahl der Galaxien (Galaxienhaufen) an, die im Universum zu finden sind. Erklären Sie den Begriff des Lichtjahres und geben Sie mit seiner Hilfe die Größenordnung der gegenseitigen Entfernung der Galaxien an. Stellen Sie die wesentlichen Aspekte der Urknalltheorie vor. Erklären Sie, welche Überlegungen zur Urknalltheorie geführt haben und schildern Sie die daraus bezüglich des Alters und des Ausgangszustandes des Universums erhaltene Folgerungen.



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3. Das Falkirk Wheel

Lesen Sie den folgenden Text gründlich durch und beantworten Sie die darunter stehenden Fragen mit Hilfe der im Text befindlichen Informationen. Der Stolz von Schottland ist das Falkirk Wheel, das Schiffshebewerk, das zwischen zwei Kanälen mit einem Höhenunterschied von 24 m im Jahre 2002 das seit 150 Jahren funktionierende Schleusensystem ablöste. Bei normalen Schleusen schwimmt ein Schiff in eine Kammer auf der unteren Ebene hinein, dann lässt man in die Kammer so viel Wasser, dass sich das Wasserniveau auf das Niveau des oberen Kanals erhöht. Nun kann das Schiff aus der Kammer in den oberen Kanal fahren, oder umgekehrt, wenn es von oben nach unten fährt. Da man große Wassermengen bewegen muss, ist dies ein langwieriger Prozess. Bei großen Höhenunterschieden wird eine Treppe aus mehreren Einzelschleusen gebaut. Die Durchfahrt durch die Schleusentreppe in Falkirk dauerte 8 Stunden lang. Das Falkirk Wheel ist dagegen ein einziger, 35 Meter langer zweiarmiger Hebel, der an beiden Armen je ein mit Wasser gefülltes, enormes, fast 300 m3 großes Becken, einen sogenannten Trog, trägt. Aus den Kanälen kann sowohl unten als auch oben je ein Schiff in einen Trog fahren, in dem sich das Wasserniveau währenddessen nicht ändert. Dann werden die Arme des Hebels gedreht. Sie wechseln in 15 Minuten ihren Platz. In dieser Zeit wird durch ein Zahnradgetriebe sichergestellt, dass die Tröge die ganze Zeit in waagerechter Position bleiben, damit kein Wasser aus ihnen hinausfließt. Der untere Arm kommt nicht im Wasser, sondern in einer trockenen Kammer an, damit die durch den Strömungswiderstand verursachten Verluste möglichst klein gehalten werden. Nachdem die Arme gedreht sind, können die Schiffe aus den Trögen fahren und ihre Wege nach der Bewältigung des großen Höhenunterschiedes fortsetzen. Der Vorgang braucht lediglich eine Energie von 1,5 kWh, denn das Rad ist die ganze Zeit im Gleichgewichtzustand.

https://en.wikipedia.org/wiki/Falkirk_Wheel

https://britishheritage.com/all-aboard-the-falkirk-wheel/

csapágyak Kugellager

tengelyperem Achsenrand

hidraulikus motorok hydraulische Motoren

csapágyak tengelyperem

hidraulikus motorok



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a) Schildern Sie das Gesetz von Archimedes. Erklären Sie, unter welchen Bedingungen

ein Körper schwimmt und wovon es abhängt, wie tief ein schwimmender Körper ins Wasser eintaucht.

b) Beschreiben Sie die Bedingungen zum Gleichgewichtzustand eines zweiarmigen Hebels.

c) Wie kann es sein, dass das Wheel die ganze Zeit im Gleichgewichtzustand ist, auch dann, wenn es vielleicht nur in einem der Tröge ein Schiff gibt?

d) Stellen Sie dar, wie sich die Größen der mechanischen Energien des Wheels bei einer Umdrehung ändern.

e) Wie hoch könnte man ein Schiff mit der Masse von 150 Tonnen mit einer Energie von 1,5 kWh unmittelbar, ohne das geschilderte Verfahren, heben?

Inhalt Stil Insgesamt

18 Punkte 5 Punkte 23 Punkte



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DRITTER TEIL

Lösen Sie die nachstehenden Aufgaben! Begründen Sie Ihre Behauptungen – abhängig von der Aufgabe – mit Text, Zeichnung oder Rechnung! Achten Sie darauf, dass die Bezeichnungen eindeutig sind. 1. An ein Netz mit der Gleichspannung von 42 V wird eine Lampe mit der Leistung von

24 W angeschlossen. Die Stromzufuhr aus dem Netz wird durch Kupferdrähte des Durchmessers 1 mm sichergestellt. Die Konzentration der frei beweglichen Elektronen in der Leitung beträgt 8,47·1028 .

Mit welcher Geschwindigkeit bewegen sich die Elektronen in der Leitung?

(Die Ladung des Elektrons beträgt −1,6·10–19 C, der Widerstand der Leitung ist vernachlässigbar.)



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Insgesamt

11 Punkte



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2. In einem Bergwerk ist ein Förderwagen (ein Lastwagen, der auf Schienen rollt) mit

der Masse M = 200 kg in Bewegung geraten und von einer schiefen Ebene der Höhe h = 6 m nach unten gerollt. Am Fuß der schiefen Ebene wurde er durch einen Stoßkörper mit der Masse m = 150 kg gestoppt. An diesem Stoßkörper war eine Feder mit der Federkonstante D = 150000 N/m befestigt. Das Zusammentreffen des Förderwagens und des Stoßkörpers kann als ein extrem kurzzeitiger, vollkommen unelastischer Stoß betrachtet werden.

a) Bestimmen Sie die maximale

Längenverminderung der Feder infolge des Zusammenstoßes.

b) Wie hoch wurde der Körper durch die Feder nach dem Stoß auf der schiefen Ebene zurückgestoßen?

(Während des Vorgangs kann die Reibung vernachlässigt werden. Der Förderwagen und der

Stoßkörper verbinden sich wegen des Stoßes nicht.2s

m 8,9=g )



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a) b) Insgesamt

10 Punkte 4 Punkte 14 Punkte



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3. Gemäß dem Bohrschen Modell des Wasserstoffatoms können die Elektronen den

positiv geladenen Atomkern auf diskreten Kreisbahnen umkreisen. Der Radius der Kreisbahn, der dem Atomkern am nächsten liegt, ist R. Der Radius der danach folgenden Kreisbahn ist 4R.

Vergleichen Sie die Zeiten, in denen das Elektron den Atomkern auf den oben beschriebenen inneren und äußeren Kreisbahnen umkreist. Wie viel Mal ist die Umlaufzeit auf der äußeren Bahn länger als auf der inneren?

Insgesamt

12 Punkte



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4. Auf einem Tisch steht eine leere, aus undurchsichtigem Stoff gefertigte Wanne mit

der Höhe m = 20 cm und der Länge D = 40 cm. Auf den Boden der Wanne, ganz genau in die Mitte, wird eine kleine Geldmünze gelegt. Man stellt sich etwas weiter von der Wanne weg auf, so dass man über die Wannenwand das weiter entfernt liegende Ende des Wannenbodens eben noch sehen kann, die Münze aber nicht mehr. Dann füllt ein Assistent langsam gezuckertes Wasser in die Wanne und in dem Moment, in dem das Flüssigkeitsniveau eine Höhe von 17,57 cm erreicht, erblickt man die Münze. Wie groß ist die Brechzahl (der Brechungsindex) des gezuckerten Wassers? Bestimmen Sie die Konzentration des gezuckerten Wassers mit Hilfe des unteren Graphen.

(Man kann annehmen, dass die Oberfläche der Zuckerlösung die ganze Zeit glatt ist, sie bildet keine Wellen.)

érme Münze törésmutató Brechzahl glükóz koncentráció Glucosekonzentration

m

érme

D cukoroldat koncentráció mg/dl 0



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Insgesamt

10 Punkte



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Achtung! Diese Tabelle füllt der Korrektor aus!

Punktzahl

maximale erreichte I. Testfragen 30 II. Essay: Inhalt 18 II. Essay: Stil 5 III. Zusammengesetzte Aufgaben 47 Punktzahl des schriftlichen Teils 100

Datum Korrektor

__________________________________________________________________________

pontszáma egész számra kerekítve

elért programba beírt

I. Feleletválasztós kérdéssor II. Témakifejtés: tartalom II. Témakifejtés: kifejtés módja III. Összetett feladatok

dátum dátum

javító tanár jegyző

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